ARP là gì? Cách thức hoạt động của giao thức ARP?

Vinh Phạm

1623

17-03-2022

ARP được biết đến như một phương thức có khả năng phân giải hiệu quả địa chỉ động giữa địa chỉ lớp datalink và địa chỉ lớp network. Tuy phổ biến và được sử dụng rộng rãi nhưng không phải ai cũng có thể nắm rõ được mọi nội dung có liên quan đến thuật ngữ này. Và để giúp bạn hiểu được ARP là gì cũng như cách mà nó có thể hoạt động, Bizfly Cloud sẽ chia sẻ một số thông tin quan trọng đến bạn trong phần bài viết dưới đây.

ARP là gì?

ARP (Address Resolution Protocol) là một giao thức mạng dùng kết nối một địa chỉ IP để tìm ra địa chỉ phần cứng (MAC - Media access control). Trong đó, địa chỉ IP sẽ được thay đổi còn địa chỉ MAC thì không, địa chỉ MAC thường được dùng cố định. Trong trường hợp, khi một thiết bị giao tiếp với các thiết bị khác sẽ cần đến sự hoạt động của ARP.

Địa chỉ IP và địa chỉ MAC có độ dài rất khác nhau, nên chúng cần được phiên dịch lại để các hệ thống có thể nhận ra. ARP chính là một giao thức ánh xạ cần thiết có nhiệm vụ phiên dịch để hai địa chỉ có thể nhận ra nhau. Như hiện nay, IPv4 là địa chỉ phổ biến nhất của địa chỉ IP nhưng một IPv4 có độ dài là 48-bit, trong khi đó độ dài của MAC là 32-bit. Vậy ARP sẽ có nhiệm vụ phiên dịch địa chỉ 32-bit thành 48-bit và ngược lại.

Lịch sử và mục đích ARP 

Vào đầu những năm 1980, ARP được hình thành và phát triển như một giao thức địa chỉ có mục đích chung cho các mạng IP. Cùng với Ethernet và Wifi thì ARP cũng đã được triển khai cho ATM, Token Ring và những mạng vật lý khác.

ARP với những thiết bị vật lý cụ thể được gắn trên từng mạng không chỉ cho phép một mạng quản lý các kết nối độc lập mà còn cho phép các giao thức internet được vận hành một cách có hiệu quả hơn so với việc các thiết bị phần cứng và mạng vật lý phải tự quản lý.

Có những loại ARP nào? 

Giao thức ARP hiện nay gồm 4 loại chính:

• Proxy ARP: được thiết kế cho các thiết bị nội mạng, có tính chất local. Bắt buộc Proxy trong một mạng phải trả lời cho ARP không có địa chỉ IP trong mạng đó. Proxy được sử dụng khi cần nhận biết vị trí đích của lưu lượng truy cập và nó sẽ cung cấp địa chỉ MAC của chính mình để dùng làm đích.
• Gratuitous ARP-H3: cũng khá giống với các thủ tục hành chính và được thực hiện trên máy chủ nhưng nó là một loại request khác của host. Loại request này có thể giúp xác định được các địa chỉ IP bị trùng lặp với nhau. Gratuitous ARP cũng không có khả năng nhắc dịch hoặc thực hiện ARP request từ một IP sang MAC.
• Reverse ARP: được sử dụng trong hệ thống client trong LAN để yêu cầu địa chỉ IPv4 của nó từ bảng ARP router. Địa chỉ IP của máy chủ không thể tự được nhận diện nhưng chúng có thể sử dụng Reverse ARP để tự khám phá ra địa chỉ của chính mình. Quản trị viên sẽ tạo ra một bảng trong bộ gateway - router để xác định địa chỉ MAC đến IP.
• Inverse ARP: Được sử dụng phổ biến cho các rơ-le frame của mạng ATM, Inverse chính là một loại ARP dùng để tìm địa chỉ IP của các node từ địa chỉ lớp liên kết dữ liệu mà trong đó từ việc signal của Layer 2 sẽ thu được địa chỉ mạch ảo ở lớp 2.

Thành phần của ARP là gì?

4 thành phần chính của ARP gồm:

1. ARP Cache: Sau khi đã phân giải xong địa chỉ MAC, lúc này ARP sẽ bắt đầu gửi đến bộ lưu trữ một bản dùng để tham khảo trong tương lai. Với các giao kế tiếp, có thể dùng địa chỉ MAC tư bản.

2. ARP Cache Timeout: Là thời gian địa chỉ MAC trong bộ nhớ cache ARP có thể lưu trữ.

3. ARP request: Có nhiệm vụ truyền tin để xác nhận xem chúng có gặp đúng địa chỉ MAC đích hay không.

4. ARP response/reply: có tác dụng phản hồi địa chỉ MAC từ đích giúp truyền dữ liệu xa hơn.

Cách ARP hoạt động 

Quá trình hoạt động của ARP sẽ bắt đầu khi có một thiết bị nguồn trong mạng IP có nhu cầu gửi một gói tin IP. Trước hết, phải xác định được địa chỉ IP đích của gói tin có đang nằm trong mạng nội bộ của thiết bị đó hay không. Nếu đúng, quá trình gửi trực tiếp gói tin đến thiết bị đích sẽ được thực hiện. 

Trong trường hợp IP đích đang nằm trên mạng khác thì thiết bị phả gửi gói tin đến router nằm trong mạng nội bộ để router này làm nhiệm vụ forward gói tin. Dựa vào địa chỉ MAC, việc gửi gói tin trong cùng mạng có thể thực hiện thông qua Switch. Sau khi gói tin đã hoàn thành việc đóng gói thì mới bắt đầu được chuyển qua quá trình phân giải địa chỉ ARP và sẽ được thực hiện chuyển đi sau đó.

Các hệ điều hành nằm trong mạng IPv4 đều giữ một bộ nhớ cache ARP. Khi có yêu cầu cần thực hiện, máy chủ sẽ hoạt động địa chỉ MAC để gửi gói tin đến một máy chủ khác trong mạng LAN, quá tình kiểm tra cache sẽ được ARP thực hiện để xem bản dịch địa chỉ MAC đã có hay chưa.

Nhìn chung, có thể nó ARP là một quá trình có 2 chiều request/response giữa các thiết bị để tìm ra địa chỉ phần cứng của một thiết bị từ địa chỉ IP nguồn. Thiết bị nguồn sẽ request bằng cách gửi một bản local broadcast lên trên toàn mạng. Còn thiết bị đích sẽ response bằng một bản tin unicast để trả lại cho thiết bị nguồn.

Tìm hiểu mối quan hệ của ARP với DHCP và DNS

ARP là một quá trình kết nối địa chỉ MAC tĩnh của thiết bị vật lý với địa chỉ IP động. Cho nên, một vài công nghệ mạng khác cũng sẽ có những liên quan đến ARP và IP, cụ thể như sau:

- Để đảm bảo quyền riêng tư và bảo mật cho mỗi người dùng, địa chỉ IP sẽ được thay đổi liên tục. Tuy nhiên, chúng ta cần lưu ý IP không nên thay đổi ngẫu nhiên mà hãy đặt chúng theo một quy tắc để ngăn chặn 2 máy nhận cùng 2 địa chỉ IP. Quy tắc đặt địa chỉ IP được gọi là DHCP - Dynamic Host Configuration Protocol hay được gọi là Giao thức cấu hình máy chủ động.

- Khi muốn tìm kiếm bất cứ thông tin gì trên Internet, người dùng sẽ sử dụng các ký tự. Còn máy tính lại sử dụng địa chỉ IP khó nhớ để thực hiện các kết nối với tên miền hay máy chủ. Và để có thể kết nối cả 2 lại với nhau, lúc này hệ thống phân giải tên miền Domain Name System hay được viết tắt là DNS ra đời. Sự ra đời của DNS chính là để dịch địa chỉ IP thành tên miền và ngược lại.

Ưu điểm của ARP 

Nắm rõ những ưu điểm của ARP khi tìm hiểu ARP là gì sẽ giúp bạn có thể tận dụng tối đa những lợi ích của nó để áp dụng hiệu quả vào chính công việc của mình:

• ARP có những phương thức bảo mật an toàn rất cao và được sử dụng khá rộng rãi.
• Với giao thức ARP người dùng có thể dễ dàng tìm được địa chỉ MAC nếu đã biết được địa chỉ IP cùng hệ thống.
• Không nên cấu hình các end node để "biết" các địa chỉ MAC. Khi nào cần thiết chúng sẽ được tìm thấy.
• Mục đích của ARP là enable mọi host trên mạng cho phép người dùng tạo một ánh xạ giữa địa chỉ vật lý và địa chỉ IP.
• Bảng ARP hay ARP cache là nơi tập hợp các ánh xạ hay các bảng được lưu trữ trong host.

Có thể thấy ARP là một giao thức được sử dụng phổ biến nhất hiện nay với bảo mật có mức độ đảm bảo tính bảo mật lớn. Chắc chắn, với những chia sẻ của Bizfly Cloud trong các phần nội dung nói trên đã giúp bạn hiểu hơn ARP là gì cùng những kiến thức hữu ích để áp dụng vào việc bảo mật thông tin hiệu quả.